课堂控制与教学效率探讨论文

摘要：针对“电力系统自动控制”教学与实际联系紧密、涉及面广，实验验证难度大，实验装置成本高等难点问题，引入微课作为辅助教学手段，进行教学方式与手段创新，满足新工科专业教学改革的需要。将微课教学作为BOPPPS教学模式的补充，使学生更容易进行碎片化学习，理解和掌握知识点，激发学生主动学习的兴趣。今天小编为大家精心挑选了关于《课堂控制与教学效率探讨论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

课堂控制与教学效率探讨论文 篇1：

基于信息化背景下电气控制教学的有效路径

摘 要：在现代信息化技术的不断发展之下，许多行业都开始进行相应的改革和创新，对于教育行业来说也是如此。信息化背景下在高校进行电气控制教学，也要根据新时代信息化的要求，及时进行教学方式的改进，才能够最大程度上促进高校电气控制教学的发展，為新时代的教育发展培养更多的电气控制人才。

关键词：信息化背景;电气控制;教学;路径

信息化技术的迅猛发展，在社会各个领域产生了深刻影响，尤其在教育领域，影响了传统的教育教学环境和方式。在互联网技术的发展下，无论是从电气控制的教学方式上还是从教师进行教学用的设备的广泛性上，都得到了一定的改进。对于电气控制这门学科来讲需要通过信息化的方式给予教学一定的帮助，通过灵活授课，来进行电气控制的教学，促进电器教学更加简便。

一、关于信息化应用电气控制的相关内涵

（一）电气控制的含义

电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同，那么高校的教师要进行电气控制的教学就要对电气设备以及相关的控制回路进行讲解和分析，借助信息化的设备，能够让整个教学的过程更加便捷，也能够通过学生更加喜闻乐见的方式来进行教学，激发学生对电气控制学科的积极性，提高课堂的活跃度。

（二）信息化技术的含义

信息化技术主要是指培养和发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，主要应用在管理和解决处理信息方面的技术，通常被称为信息和通信技术，能够具有分辨性，对收集的信息进行分类管理，最后进行加工后再将信息传递出去的技术。信息化技术也是近年来国家大力发展的技术，在新时期被应用在各个行业，随着信息技术的发展对教育行业的发展带来机遇的同时也面临着很多的挑战。

二、进行高校信息化教学的特点

（一）教育方式的信息化

在高校进行信息化教学不仅是教育的变革，更是教育观念的创新，能够不断地顺应现代信息技术的发展进行教育方式的发展变化。在这个信息化教育的过程中，不断地对传统的教育观念和教育方式进行改革，让现代基础教育的发展能够不被时代所抛弃。

（二）教育资源共享化

封闭式的模式是不可能长久发展下去的，尤其是对于教育来说，如果教育的发展仅仅在本领域范围内进行发展，那么随着时代的发展和知识的创新，教育的教学方式将会落后于时代的发展。在现代教育的信息化影响下，通过信息技术的发展和应用，在教学中，通过知识的交流和资源的共享将所有的教育资源连接成一个整体，在这个整体中，所有的教师进行实时的交流与沟通，通过及时地了解学生在学习的过程中出现的问题以及各种资源的共享与探讨，能够更好地促进教育的优质均衡发展。

（三）教学过程交互性、开放性和协作性

在教育资源的共享化背景下，在教学过程中通过不断的进行资源共享和发展，运用信息化的发展技术，让信息在教育的过程中不断地传递与交流，保证了教师能够及时地进行了解和改进教育过程中的教学方式和教学内容以及质量，根据学生需要的教学方式进行个性化的教学，能够更好地培养个性化的人才，这就体现了教学过程交互性、开放性和协作性。这种新教育方式的发展，极大地提高了教学的质量和效率。

（四）学习个性化和自主化

教育的信息化能够让高校的电气控制专业教师在教学的过程中对学生进行个性化的教学，让学生能够完全地发挥自主性，在师生的交流过程中，学生可以提出自己的想法。教师能够根据学生的学习实际情况进行完善和改进，因人而异地进行教学。多媒体的使用以及教育资源的共享能够让学生在丰富的知识学习环境下更好地发挥自主性和个性化，这也是信息化教学的优势所在。

三、信息化技术在电气控制教学方面应用的现状

（一）传统的电气控制教学发展

在传统的电器控制教学中普遍采用的是语言教授讲解专业知识的形式。一般来讲，就是教师在讲台进行知识的讲解，学生认真听讲，这样的授课方式已经坚持了许多年，学生对于这样的讲课方式也完全失去了新鲜感。以汽车维修为例，高校的教师在进行电气控制的汽车维修课程讲解时，通常就是将汽车故障的类型、出现故障的原因以及可能存在的问题进行分析，在讲解之后相应地提出一些常见的故障，让学生寻找产生故障的原因。这样的授课方式的确是最直接的进行电气控制教学的方式，但是这样没有让学生进行相应的实践，尤其是对于汽车维修这样的课程来说，只学习理论知识是不够的，如果不能相应地进行实践，那么就算学会专业的知识，在实践维修的过程中也不能寻找出故障的位置以及产生的原因，还是等于什么都没学会。

（二）信息化发展下电气控制教学发展现状

在信息化技术的发展下，高校进行电气控制的教学方式也相应地发生了变化，从传统的语言教授的方式变成了由多媒体进行教学辅助，更多的是让学生自主进行学习的方式。在互联网技术以及正在发展的信息技术的帮助下，同样以汽车维修为例，一些高校相应地建立了3D模拟进行汽车故障排除以及故障维修的系统，帮助学生在课堂上就能进行实践的体验。尤其是随着现代经济的发展，人们的生活质量逐渐提高，汽车已经成为了出行最主要的交通工具，每家每户都有能力购买一辆属于自己的车，在这样的情境下，进行汽车保养和维修的市场逐渐扩大，也相应地建立了许多汽车修理厂，因此在信息化时代的背景下，高校在进行学生的电气控制教学时，应该综合地利用信息技术，来进行学生的模拟实践教学。

四、当前高校进行信息化电气控制教学存在的问题

（一）网络教学所使用的软件功能不够完备

近年来，进行网络授课的方式越来越多，许多高校之前没有网上授课的经验，对于网络授课的方式并不熟悉，对于新型的授课方式所要使用的网络软件设备配备不齐全，在这种条件下，高校教师采用信息化技术的手段，利用网络技术和移动设备进行网络授课，也相应地出现了许多的问题，这些问题严重阻碍了高校教师进行电气控制的授课。例如，高校的教师在进行网络授课的过程中，在教学开始之前进行自己屏幕的分享，但是由于学生的网络状态的不同，一些学生的设备可能有网络信号的延迟，那么就会导致教师在进行屏幕共享的过程中，已经讲到下一章，然而在学生这边还停留在上一章，那么就会导致学生听课很辛苦，渐渐地对电气控制这门学科失去兴趣。另一种情况，当教师在讲课过程中想要与学生进行互动，在语音或者视频连线的过程中，可能会造成图像模糊以及语音与视频画面会产生音画不同步的情况，大大地降低了学生想要提问与教师进行互动沟通的积极性。

（二）许多高校没有充分认识到电气控制教学信息化的重要性

许多高校在对学生开展电气控制教学的过程中没有认识到教育信息化教学资源建设对教育的推动作用，这样就导致高校在进行教育的过程中，只进行学生的教育，而不注重与时代的相融合。信息化教学的核心就是信息化教学资源的建设。当前国家教育行政部门没有相关政策和规范建设的指导思想，这就导致了高校在进行电气控制教育信息化教学资源建设的过程中，独自钻研，不能准确有效地促进教育和教学的发展。再加上许多高校的教师没有正确意识到需要运用先进的信息化教学方式来改善电气控制传统教学模式中的不足，没有充分认识到信息化教学的重要性，没有真正地将信息化技术的教学融入到电气控制教学当中。

（三）电气控制教学模式和方法不够创新

在电气控制专业汽车维修教学方面，教师受传统教学模式影响，沿用传统的教学方式，并没有及时地将新时代发展的新型技术应用到自己授课的过程中，这就导致学生接受的仍然是传统的电气控制教学的教育。随着新时代教育的发展，原本的电气控制教学模式和方法已经不能适应新时代对于电气控制人才的需求，那么如果继续沿用这样的方式会导致高校培养的电气控制人才不能与时俱进，面

临没有竞争优势的状态，最终导致学生后期的就业困难的现象。

（四）高校对于电气控制就业问题不重视

尽管到现在为止，几乎每所高校都建立了就业指导中心，或类似于这方面的就业机构，可是整体的实力依然很弱，对就业问题的解决能力没有发挥根本性作用，所以，应该重视电气控制就业指导中心内部实力的建设，不仅要有专业的人员、专门的设施，还要有专门的机构。并且在设立机构后，还要促使其内部机构和谐运转，尤其是高校，要将电气控制就业指导中心和其他部门联合在一起，形成一股合力。但是现在高校的就业指导中心被人遗忘在了角落里，就更不要说与别的部门进行合作，发挥它的作用了。对于高校学生来说，仪式感只浮于表面，起不到实质性的作用。

五、信息化背景下高校构建电气控制教学的有效途径

（一）改变传统教学模式，营造自由学习氛围

在高校的电气控制教学的过程中，如何将学生的自主学习积极性调动起来是进行电气控制学习的关键。

1.采用多媒体技术手段，运用有影响力的专业软件

选择学生所热爱的相关话题作为教学导入，让学生能够在课堂学习中感受到信息化技术和多媒体技术的先进性。以汽车维修专业电气控制课程为例，教师可以将与汽车相关的学习理论制作成短片，让学生能够更加直观且具体地学习知识内容，不仅有利于教师教学，也提高了学生的学习兴趣和积极性。

2.教师可以帮助学生进行1∶1的实验研究

以汽车维修专业为例，教师可以带领学生进行现场的汽车维修或讲解教学，让学生能够亲手制作汽车小零件，引导学生独立思考、动手操作、自主探究，体验成功的乐趣，并且可以采用小组合作的模式，讓学生互帮互助，在合作的过程中，培养学生们的团队精神和合作意识。

（二）高校要增强对信息化教学的认识

1.增强信息化资源建设意识，加强资源共享

有些高校在长时间的发展过程中，已经拥有了自己优质的教学人才以及教学方式，因此，在各个高校之间通过信息化的发展进行电气控制的教育资源的共享，能够更好地帮助各个高校进行电气控制教育的改革，改善教学方式，实现电气控制教育资源的共享与教育的共同发展。从高校的方针政策入手，建立相关的制度以及文件，进行教育信息化教学资源建设，进行教学资源的共享，只有从高校的方针政策入手，才能从根本上改进教育信息化教学资源的建设。

2.构建信息化电气控制教学评价指标体系

在信息漫溢的时代，不能仅通过信息化的发展技术向学生讲授电气控制教育，还要构建信息化电气控制教学评价指标体系，通过信息化电气控制教学评价指标体系的构建，在一定程度上能够督促教师在进行电气控制信息化教学时更加认真，更好地投入到信息化的发展带来的教育改革工作中。

（三）建立与时俱进的电气控制教学知识体系

教师可以利用先进的信息化技术和新媒体技术，通过网络查询和下载等方式，查询和收集相关的电气控制教学知识，并通过详细的整理，对知识进行分类，建立起庞大的各专业相关的电气控制教学知识体系，以便日后的教学和使用。教师可以通过教学资源共享，与经验丰富的优秀教师进行交流和探讨，共同制订课程教学计划，对学生所提出的相关问题进行整理，并对学生开展定期的专业知识调研活动，了解学生对于此专业的认识和见解。

（四）提高高校对电气控制专业的就业指导力

1.加强重视，提高电气控制就业指导的地位

就业指导中心应该加强与其他部门的联系，另外，各级领导也应该重视这件事，并且制定相关政策给予支持。除了各级部门，高校的电气控制教师也应该关注和重视就业教育工作，在课堂上及时向学生发布就业信息，把老师重视就业的理念传授给学生，培养学生的就业信心。不仅如此，必须提高电气控制就业指导工作的整体地位，提高就业指导人员的综合待遇，完善制度保障。

2.改善电气控制就业指导的工作环境

要改善电气控制教育指导工作的外部环境，要名实相符，有实际人力和物力的投入，部门要积极独立，将工作细分下去设置对应的部门，按时开展对学生公开的报告，设置咨询窗口，保障学生有需求就有回应。还可以将电气控制就业教育加入课程中，邀请电气控制专业人士帮助学生进行职业生涯规划，开展就业分析和职业培训，为了促进学生就业，应发挥每个教师的自身优势和资源优势，通过改善电气控制就业指导的工作环境，使就业指导老师有更多的精力和能力帮助电气控制专业的学生在完成学业后更好地就业。

结语

综上所述，针对当前高校电气控制课程教学中存在的问题，适当地进行信息技术的引进能够改变电气控制学科的教学现状，各个高校要及时地根据当前电气控制教学中存在的问题，进行教学政策的调整，加强对信息化教学的重视，自觉地将信息技术融入电气控制教学的方方面面，从而提高高校电气控制教学的能力，为国家培养专业素质高、专业技术过关的综合性技能型电气控制人才。

参考文献：

[1]杨登奎.CA6140型车床电气控制线路教学有效性路径探索[J].天工，2019（04）：105.

[2]李忠峰，刘蕾.课程思政在专业课程中的实践探索——以检测与过程控制课程为例[J].造纸装备及材料，2020（03）：176-177.

[3]党志勇.基于信息化背景下电气控制教学的有效路径[J].内燃机与配件，2020（22）：221-222.

[4]张英光.项目教学法应用于电气控制课程中的有效研究[J].湖北开放职业学院学报，2020（07）：158-159.

[5]刁统山，严志国，张迎春，等.科教融合背景下电气控制类课程教学改革[J].中国现代教育装备，2021（17）：145-147.

[6]郭豫冀.中职电气控制技术教学中项目教学法的应用及教学设计研究[J].职业，2019（03）：69-70.

作者简介：杜飞飞（1980— ），女，汉族，河北张家口蔚县人，本科，高校讲师，研究方向：测量与控制、电子电路设计、自动控制系统。

作者：杜飞飞

课堂控制与教学效率探讨论文 篇2：

微课在电力系统自动控制BOPPPS教学中的应用

摘要：针对“电力系统自动控制”教学与实际联系紧密、涉及面广，实验验证难度大，实验装置成本高等难点问题，引入微课作为辅助教学手段，进行教学方式与手段创新，满足新工科专业教学改革的需要。将微课教学作为BOPPPS教学模式的补充，使学生更容易进行碎片化学习，理解和掌握知识点，激发学生主动学习的兴趣。

关键词：微课;BOPPPS教学模式;电力系统自动控制;教学改革;教学方法

电力系统自动控制传统课程教学内容和教学方法，一般都采用常规内容、常规方法、常规练习等，与工程实际有一定差距，较难满足电气工程专业背景学生的学习和培养要求[1]。传统的实验硬件实验装置成本高、电压高、电流大，操作具有一定危险性，在实验装置二次开发利用基础上展开教学难度较大、所需教学学时较多，在一定程度上限制了学生动手能力的培养[2]。在学时有限情况下，快速且有效地提高学生的学习效果，仅仅使用上述教学辅助手段是不够的，需要其他新型教学手段参与。

本文针对目前电力系统自动控制课程教学中存在的问题，以工程科技创新和产业创新为导向，将微课作为BOPPPS模式电力系统自动控制教学的补充，拓展教学资源，增强学生自主学习能动性，验证传统理论，增强对电力系统中新技术、新产业、新业态和新模式的理解，培养学生的工程能力，让学生在教学改革活动中受益。

1  BOPPPS模式电力系统自动控制微课教学的特色

BOPPPS模式是加拿大教学技能工作坊（Instructional Skills Workshop， ISW）提出的一种教学过程设计[3]，将课堂教学过程分为引导（Bridge-in）、目标（Objective）、前测（Preassessment）、参与式学习（Participatory learning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary）等6个教学阶段。BOPPPS教学模式是教师组织课堂教学的有效工具，激发了学生的学习兴趣，引发主动思考，明确学习方向，提高了学生对课程的参与程度。微課由美国新墨西哥州圣胡安学院David Penrose于2008年首次提出，是指运用建构主义教育方法与理念构建而成，以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容[4]。

BOPPPS模式下电力系统自动控制微课教学改革的基本理念是“以学生为主体，教师为主导”，充分利用微课教学资源，进行教学互动、在线讨论与答疑等教学工作，实现学习过程的泛在性和互动性。任课教师充分了解学生引导、目标、前测、参与式教学、后测教学环节中遇到的问题和反馈，在总结教学阶段针对这些问题展开课堂教学内容，培养学生的自主学习能力、分析问题和解决问题的能力，将传统的面授教学（线下教学）和现代信息技术下的网络教学（线上教学）优势相融合。

2  BOPPPS模式下电力系统自动控制微课教学具体实施方式

根据燕山大学电气工程专业培养目标和培养计划以及自身特色，电力系统自动控制课程开设“三级项目”，以电力系统自动控制课程内容结合工程典型案例来创设教学情境、设计教学项目与任务，采用任务驱动方式来完成教学任务。

微课教学应用于BOPPPS教学的引导和目标教学过程，任课教师课前在线上发布微课视频或线上学习资源，提出项目导引的实际实例或问题，突出课堂教学中重点、难点、疑点内容。在引导和目标教学阶段，微课教学的主要目的是激发学生学习兴趣，提高自主学习能力，明确学习方向、教学目标、教学重点与难点。针对电力系统自动控制教学中的重点和难点内容精心设计微课视频或其他在线教学素材。微化的教学过程，更符合学生的认知特点和学习规律，使得学生在短时间内可以更好的集中注意力，提高了学生的学习效率。学生将观看过程中存在的疑问进行记录，在总结教学阶段提出，开展同学之间讨论，并由教师进行总结解疑。针对学生反馈较多的问题，教师制作微课视频进行解答，微课一经制作完成就可以长期反复使用，减轻了教师教学负担。

在2020～2021学年秋季学期中，利用学习通作为线上教学平台开展教学改革，实施以学生为中心的教与学，课前学生自学微课教学视频资源，课上“学生主讲，教师点评”的“混合式”模式，课后“在线答疑与自测提高”的复习模式。采用微课教学与计算机仿真相结合的教学方法，也解决了实验验证难度大，实验装置成本高的问题。与传统的多媒体教学相比，学生使用了微课后，对课程满意度、学习兴趣、参与度等方面均有很大的提高。另一方面，通过微课对学生反馈问题进行碎片化教学，加深了学生对重点知识和实际工程问题的理解，学习效率和学习效果也有很大的提高。

3  结语

本文对电力系统自动控制课程教学改革实践进行探讨，在BOPPPS模式电力系统自动控制教学背景下推行微课教学改革。开展的教学改革活动表明，微课应用于BOPPS教学不仅适合于老教师改进教学方法、改善教学效果，实现了传统教学和智慧教学有效结合。本文提出的电力系统自动控制BOPPPS微课教学获得了较好的教学效果，积累了大量的教学经验，进一步促进了电力系统自动控制教学平台资源建设、教材建设和网络建设，完善了混合式教学新模式下课程考核评价标准。

参考文献：

[1] 赵肖宇， 田芳明. 任务驱动教学法在新工科自动控制原理课程改革中的应用[J]. 高师理科学刊， 2018， 38（10）： 69-71.

[2] 张晋华.“电力系统自动装置”课程教学研究与探讨[J].中国电力教育，2011（09）：156-157.

[3] 罗宇， 付绍静， 李暾. 从BOPPPS教学模型看课堂教学改革[J]. 计算机教育， 2015（6）： 16-18.

[4]宋彬彬. 微课在“电力系统分析”教学中的应用研究[J].科教导刊（下旬），2018（12）：91-92.

作者：王珺?刘艳杰

课堂控制与教学效率探讨论文 篇3：

CDIO开放教学模式研究

[摘要]CDIO工程教育改革的实施，面临着学生学习热情高与教学学时有限的矛盾，如何解决这一矛盾是CDIO教育模式研究者一直关注的问题。针对这一矛盾，首先基于开放与自组织的理念构建CDIO开放教学模式，概括开放教学模式中的各组成部分；接着对开放模式中基于一体化的开放教学、开放实践、开放教学管理、自组织实现等内容进行深入讨论，给出实施方案。本文构建的CDIO开放教学体系，克服了时域与空域的限制，方便学生随时随地学习与实践，减轻教师负担，为CDIO工程教育改革顺利实施提供参考思路。

[关键词]CDIO；开放教学；一体化教学；开放实践；开放教学管理

0　引言

CDIO(指构思、设计、实施与运行的英文首字母缩写)工程教育模式是世界工程教育改革的发展方向，它不仅继承了上个世纪90年代欧美工程教育改革的理念，更重要的是提出了系统的能力培养教学大纲、全面的实施指引及实施检验的12项标准，极具可实现性。CDIO教学模式在机械工程专业教学改革实践中受到学生的欢迎，激发了学习积极性，学生学习热情非常高，但也面临一个难点，就是学生与日俱增的学习热情与有限的教学学时之间的矛盾。显然对于学生的学习积极性不能压制，也不能无限地增加教学学时，为了有效地解决这一矛盾，本文探讨通过采用开放教学模式让学生随时进行学习与实践，保障了学生的学习热情，同时强化学生的自主管理，控制了教学学时的增加。基于这一理念，本文在构建CDIO开放教学模式基础上，讨论一体化开放教学、开放实践、开放教学管理实施方案。

1　CDIO开放教学模型

CDIO教学模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程技术。正是由于CDIO强调学生的主动性，因而有实施开放教学的可能性，但在实施开放教学时也不能放任学生不管，毕竟有一部分学生自觉性不太强，因此在CDIO教学过程中实施开放教学，需要解决教学、实践、管理的自组织性。在CDIO开放教学中要突破传统的教师严格按照教学大纲要求控制教学内容和进度的被组织过程，充分考虑教学系统的自组织，根据这个思路构建出CDIO开放教学模型，如图1所示。

从图1中看到，CDIO开放教学模式包括CDIO开放教学、开放实践、开放教学管理三方面的内容。开放教学将教学内容、教师、学生三者有机的联系起来，在一体化课程体系的支撑下构成相互交换的开放体系，教师与教学内容之间进行知识更新的交互，教师与学生进行知识交换的交互，学生与教学内容间进行知识获取的交互，这三者之间知识流的交换不是单向的，而是双向的，是相互影响的，保持着知识更新的动力。

开放实践包括开放实践项目建设和虚拟实践系统开发两个方面。CDIO倡导“做中学”，因而开放实践有助于CDIO工程教育模式实施。通过开放实践项目建设，学生能够开放实践和从项目中受益。进行虚拟实践系统开发，实现部分实践项目的虚拟化，这样可以协助学生在更大的空间以更大的自由度进行项目实践。

开放教学管理主要针对一体化教学管理和师生CDIO能力评估与提升。一体化教学管理是针对CDIO工程教育中开放教学、开放实践的自组织状态进行监控，使CDIO开放教学有序进行并达到教学目标。师生CDIO能力评估与提升是对教师和学生的CDIO能力进行合理评价，并给出提升途径。

2　CDIO开放教学的实施方案

CDIO教学是基于一体化课程体系的教学，如何实施开放?需要从教学内容、教师、学生、师生关系四方面进行讨论。

2.1　开放教学中的教学内容建设

以机械设计制造及其自动化专业为例讨论开放教学中教学内容建设，根据实践经验总结，建立如图2所示的教学内容建设模型。

从图2看到，开放教学内容建设包括知识点构建的依据、知识点数据库构建、知识点更新机制、知识冗余消除等方面，在此基础上对知识点进行综合重构，形成课程及课程体系，下面分别进行讨论。

1)知识点构建依据。首先分析专业知识域与人才培养目标之间的关系，机械设计制造及其自动化专业制订的人才培养目标是对社会有贡献的工程师，专业知识域分为机械设计、机械制造、机械控制三大块，对应的人才培养模型为合格工程师、优秀工程师、杰出工程师。掌握三大知识域中的一大块并了解其它两大块，就是合格的工程师。掌握三大知识域中的两大块并了解另外一块，就是优秀的工程师。当掌握了所有三大知识域，就是一名杰出的工程师。同时，在确定知识点时也调研了利益相关者(教师、学生、校友、企业工程师等)，倾听他们对机械设计制造及其自动化专业知识点设置的建议。根据专业与人才培养目标的关系及调研利益相关者基础上从传统教学内容中抽取知识点。在知识点抽取时不需考虑是否重复，仅针对项目对知识的需求。

2)知识点数据库构建。当知识点抽取后，就开始构建知识点数据库。采用关系型数据库模式进行知识点数据库构建，构建时将机械专业所有知识点添加在一个表中。该表的主键设置要特别注意，以便能够消除知识点冗余。

整个知识点数据库包括知识点数据表、课程数据表、知识点表与课程表间的关系表。通过知识点表与课程表之间的关系表联系知识点表和课程表。知识点数据库要编写合适的查询算法和知识点整合算法，以便通过知识点数据表构建课程数据表。

3)知识点冗余消除。一般可以利用数据库主键不能重复的特性消除知识点冗余，但有时候知识点的数据主键设置不合适，还是会出现重复的知识点，因此需要建立知识点重复检索算法，通过知识点重复检索，发现知识点冗余后进行数据删除。

4)知识点更新机制。在当今的信息时代，知识的更新是非常快的，因此建立更新机制保持知识点数据库的知识点紧跟时代发展。对于机械专业来说，基础知识点是相对稳定的，一般不需要经常变动。但CDIO教育模式是培养基于国际视野的工程技术人才，需要对机械专业相关进展有一些了解，知识点更新机制主要是针对这些新技术新工艺新设备的更新。通过定期搜索机制，搜索国内外新出版的图书、期刊、报道，抽取出进展知识点，添加到知识点数据表中。同时也要定期从知识点数据表中删除一些过时的内容。

5)课程构建。通过对知识点的重新组合并结合产品项目进行一体化课程的构建。在课程构建时要参考学生的能力基础，以便“因材施教”。做法是：学生上一门课程前进行一个测试，根据测试结果分成不同的教学对象组，因教学资源的限制，分组不能太多，一般一个年级分4～5个教学对象组。

CDIO课程将理论与实践有机的融合在一起，体现了一体化特征。通过教学实践，构建有针对性的一体化课程和一体化课程体系，课程体系按知识域分块，课程域之间保持关联，优化课程顺序。适

时与当地企业急需知识点衔接，保持课程动态化，主要是TRIZ理论创新技术的应用与课程化，丰富能够激发学生创新的教学内容。课程内容要面向多维目标，以便“因材施教”。

6)课程的网络化。实施CDIO开放教学，要保证学生能随时随地地接触到教学内容，只有通过网络才能达到这一目标。通过将上述课程和课程体系网络化，形成一系列的网络专业课程群，学生能够通过网络自主的学习。

网络课程与知识点数据库互联，同步更新。同时学生通过网络课程实现学生与教学内容的双向交互，即学生除了通过网络课程学习外，还可以向教学内容提出修改(更新)的建议。

2.2　开放教学中教师的转变

CDIO开放教学中教师角色变化比较大，教师不再将教材中知识按部就班地灌输给学生，而是要创设问题情境，激活学生的已有经验进入教学过程，使学生能在已有经验的基础上主动建构知识。同时还要引导学生自主学习、自觉学习，帮助学生脱离教师而独立的有意识地学习。因此在开放教学中教师需要具有以下三方面的职能。

1)教师应善于创设学习情境。教师通过创设多元情境，激发学生的学习兴趣，引导学生对自身潜能和周围世界产生深切的感悟，维持良好的学习效果和效率。一般是采用角色扮演、现场参与、虚拟情境等方式创设学习情境。创设学习情境需要对学生兴趣和教学内容充分理解，并能对学习情境进行有效地设计。

2)教师应高效地引导学生。教师通过高效积极的引导学生，使得教学过程轻松活跃，学生能够积极参与、主动思考、合作交流，保持课堂的开放、动态和充满活力，同时使教学过程成为一个师生互动、共享体验的过程。师生关系融洽是教师高效引导学生的前提，因此教师要和学生沟通，知道学生的爱好所在，并掌握有效的引导手段。

3)教师应有效地开发教学资源。教师通过开发教学资源，使教师超越教材、走出教室、满足学生多样化需求。教师开发教学资源主要途径有：根据学生初始能力从知识点数据库中选择知识点，对知识点进行优化组合形成课程，在这一过程中参考利益相关者的建议；也可从当今技术发展前沿寻找丰富的教学资源。

从以上三方面的要求看出，CDIO开放教学对教师要求更高，需要不断培训教师，特别是加强教师与企业工程技术人员的融合，这样教师在参与教学资源、教学内容建设时可以更有针对性地开发教学资源。同时强化教师与学生的有效接触，针对目前广州大学出现的“教师走教”现象，采取教师任教学对象组导师、教师值班制度等方式鼓励教师与学生的亲密接触，这样教师能够掌握学生动态，更有针对性地引导学生和创设学习情境。

2.3　开放教学中学生的转变

开放教学中要充分体现学生的主体地位，保障学生主体性的发挥，引导学生实现自主、合作、研究的学习方式。学生群体中自主能动性不一致，并不是所有的学生都能够自觉地完成开放教学中学生角色的转变，因此促使学生发挥在开放教学中的主体性需要一系列的保障和激励措施。

2.4　开放教学中的师生关系演变

在开放教学中，师生是精神世界相互开放的民主平等的主体问的关系。师生之间的交往既有常规人际交往的共性，又体现出教学中所独具的个性。有效的师生交往不仅有助于实现教学目标，而且也是教学目标之一。开放教学中师生关系如下。

1)相互尊重，作为教学中独立的交往主体，师生之间应该相互尊重。教师尊重学生，就是要尊重每一个学生的感想、困惑、观点、需要等。

2)相互理解，教学过程是师生共同合作完成的过程，教师的教与学生的学是这一过程中不可分割的有机整体。因此，师生必须在这一过程中相互理解、相互认识，进而相互合作。

3)平等对话，在开放教学中，促使学生主动参与、积极实践需要平等对话来保证。平等对话是师生间的接纳与分享。

4)知识互补，在开放教学中，知识面较宽，学生与教师的知识是互补关系而非单向传授。

3　开放实践的实施方案

CDIO开放实践保障学生在非教学时间能够进行自主的实践活动，并能拓展实践空间，减少实践时间方面的限制。根据图1的CDIO开放教学模型，开放实践应该在开放实践项目建设和虚拟实践系统开发两个方面下功夫。

3.1　开放实践项目建设

如图3所示，根据开放实践的要求，充分激励教师、实验技术人员、学生共同参与实践项目的设计与开发，建立开放实践项目数据库。实践项目主要包括基于知识点的实践项目(验证已有知识)、基于创新的实践项目、基于竞赛的实践项目，并通过实践参考文件资源保障实践项目顺利实施。

从图3看出，教师、实验人员、学生共同参与的实践项目设计是开放实践项目建设的关键，充分发挥三者的积极性，并乐于构思与实践，凝练优秀合适的实践项目，使实践项目便于开放实践，启发学生思考与提高知识掌握牢固度。

基于知识点的实践项目是在改造传统的验证性实践项目基础上添加自组织的元素，使学生能够自主的验证知识点。这种实践项目也要注意趣味性及与当下先进技术对接，找到应用的切入点，便于学生“学以致用”。

基于创新的实践项目包括学生自身根据生活实际提炼出的创新实践项目及教师根据科研项目提炼出的创新实践项目。创新实践项目要高于现有综合性实验和设计性实验，着重培养学生的自主创新能力。创新实践项目中引入TRIZ理论元素，给学生以创新方法学支持，帮助其提高创新能力。

基于竞赛的实践项目采用竞赛的方式激发学生参与热情、创新热情等。现在开展的竞赛实践项目主要包括竞速车竞赛项目、三维建模竞赛项目、机器人创新应用竞赛项目等，同时还鼓励学生参与“挑战杯”科技竞赛活动、机械创新设计大赛等大型竞赛活动。在竞赛项目中，除了锻炼学生的创新实践能力外，学生的团队协作能力也得到了锻炼。

3.2　虚拟实践系统开发

机械工程有些产品是复杂的系统，实物设计制造将需要很高的成本，而且有的由于构思缺陷造成的制造失误会导致浪费，因此，有必要开发虚拟实践系统，便于学生随时随地的进行实践过程，并减少实践成本。

虚拟实践是随着计算机、网络和虚拟现实等现代信息技术手段广泛应用而兴起的一种崭新的实践形式。可以实现对现实实践的模拟、对现实可能性实践的虚拟、对现实不可能性实践的虚拟，因而比现实实践具有更大的自由度。

对于机械工程来说，虚拟实践系统一般以现有的CAD／CAE／CAM／CAPP／CFD软件系统为基础，进行二次开发，将这些软件平台融合起来，构成一体化虚拟实践平台。通过这个虚拟的平台，学生能够随时随地地进行机械系统的构建、仿真分析、优化设计、仿真制造等，掌握机械专业的设计、制造、控制方面的知识要点。目前主要是利用VisualC++将Pro／Engineer、MasterCAM、ANSYS、FLEUNT等几个常用的CAD／CAM／CAE／CFD软件结合起来，自动实现数据交换，构造一体化平

台，便于学生对复杂机械系统的设计、分析与零部件制造等方面进行虚拟实践。

4　开放教学管理的实施方案

有效的开放教学管理是CDIO工程教育顺利实施并取得应有效果的保证。CDIO开放教学管理比传统的教学管理难度加大，主要是学生在教师不在时的学习实践的管理与评估以及教师自身的评估等，根据CDIO开放教学管理的实际情况，将CDIO开放教学管理分为一体化教学管理和师生CDIO能力评估与提升两个方面。

4.1　一体化教学管理

一体化教学管理是CDIO开放教学过程基础知识与实践能力一体化教学效果的保障。一体化教学实施步骤如下：(1)制订《CDIO理论与实践一体化》教学实施计划；(2)组织师资队伍，布置教学任务；(3)编写相关教案；(4)安排一体化教室。一体化教学过程是指按照一体化教学计划要求，以一体化课程进行教学，精心组织，实现理论与实践的有效融合。一体化教学不仅反映一体化课程，也要体现课内外一体化、师生一体化、时域空域一体化。

针对CDIO开放教学要求，一体化教学管理引入教学管理人员、教师、学生共同参与，特别是要强化学生的自主管理。在一体化教学管理中充分发挥学生的自主管理积极性，通过勤工助学形式聘任高年级、有责任感、认真的学生作为管理人员，负责对一体化教室、学生学习情况进行管理，这样保证了在非教学时间监督一体化教室、学生学习情况(主要是针对少部分自觉性比较差的学生)，同时也锻炼了学生自主管理的能力。

面向开放教学的一体化教学管理需要引入远程管理模式，教师或教学管理人员在非工作时间通过网络、通讯等方式与学生、学生管理员保持联系，使学生能够随时获得智力支持，也帮助教师随时掌握学生学习情况，以便教师客观评估学生CDIO能力。

4.2　师生CDIO能力评估与提升

师生CDIO能力正确评估是CDIO实施效果评价的重要因素，考虑到师生CDIO能力评估的复杂性与系统性，采用CMM(Capability Maturity Mod-el，能力成熟度)模型分阶段进行评估。

CMM是美国卡耐基梅隆大学软件工程研究所推出的评估软件能力与成熟度的一套体系，提供了一个过程能力阶梯式进化的框架，阶梯分为5个不断进化的级别。中南大学的胡志刚、陈启元等人将CMM模型引入到CDIO教学中的学生与教师的能力评估与提升中。笔者参考其成果，结合实际情况，建立了适合机械专业师生的CDIO能力评估与提升体系。如图4所示，师生CDIO能力评估与提升模型包括教师CDIO能力评估与提升系统和学生CDIO能力评估与提升系统，以及它们之间的相互作用。

从图4中看出，在师生CDIO能力评估与提升体系中将学生CDIO能力成熟度由低到高划分为4个等级：新手级、基础级、专业级和创新应用级。各能力成熟度等级反映了学生在CDIO工程教育中不同发展阶段的不同特征和学习内容需求。将教师的CDIO能力成熟度由低到高划分为4个等级：初级、中级、高级和精通级。各能力成熟度等级反映了不同教师的CDIO能力和所要达到的目标，每个成熟度级别都包含实现该级别目标的若干关键过程。在每个等级评估中，可以按照PDCA循环进行能力改善，使得师生CDIO能力有序提升。

将CDIO能力成熟度分级对学生和教师都是一个压力，促使学生认真学习，不断完成评价指标并进行提升，在这个过程中掌握专业知识和技能；同时督促教师不断改善自身能力，以适应不断发展的CDIO教学要求。

5　开放教学中自组织的实现

自组织理论的研究对象主要是复杂自组织系统的形成和发展机制问题，即在一定条件下系统是如何自动地由无序走向有序，由低级有序走向高级有序的。CDIO开放教学模式中，在开放教学过程、开放实践、教学管理方面都提到了自组织，也就是希望维持CDIO开放教学系统处于自组织状态，使学生获取知识不单单靠教师课堂传授，而是学生自组织的获取知识。

自组织实现的关键是保持学生自组织行为实现。把学生看成一个系统，学生学习过程实际上就是教学内容与学生系统进行相互作用的过程，通过外来激励进入学生系统，引发学生系统自发的进行自组织、自协同、自有序，最终使学生系统通过自同构、自复制与自催化等行为达到学习目标。这种外来激励就是前面分析过的学生CDIO能力评估与学生自主管理。

6　结束语

为了解决学生不断增长的学习要求与教学课时不足的矛盾，在CDIO工程教育中有必要实施开放教学。通过对CDIO开放教学模式及实施方案讨论，为CDIO开放教学实施提供参考。

笔者正在2008～2010三个年级中进行CDIO开放教学实践，在教学实践中有些问题异常复杂，诸如课程间知识点交叉与关联如何协调、学生自组织行为如何挖掘与驱动、师生CDIO能力评估与提升如何更有效等。这些问题在前面的分析中都有提及，但在实践中有效地解决需要深入研究实施细节，以保证CDIO开放教学模式能够顺利实施，并取得满意的教学效果。

作者：江帆 张春良 王一军 喻萍